Intouch软件在宝钢三热轧中的应用

1. 前言 宝钢分公司1880热轧HMI是采用Wonderware公司Intouch 9.5软件实现的。InTouch HMI使操作人员可以实时察看和控制轧钢生产过程；同时，它为工程师提供了一个易用的开发环境和广泛的功能，使工程师能够快速地建立、测试和部署强大的自动化应用，来连接和传递实时信息。这是一种开放的、可扩展的人机界面，可以实现操作人员对设备进行设定、操作和状态监视。 1880热轧HMI的主要功能包括：生产过程画面显示；操作信息的输入，包括状态设定、参数输入、手动操作设备等；分组报警功能，按照系统和用户、故障优先级以及故障类型设置分组设置报警项目，可以分类查询；系统诊断，通过系统报警画面进入系统诊断画面，迅速查询系统故障点，诊断内容包括HMI、S3、RIO及传动设备等。 宝钢1880mm三热轧主轧线控制系统中过程监控软件采用了Wonderware公司Intouch 9.5软件，可以达到需要的控制要求和目的。 2. InTouch简介 InTouch HMI以其易用性、面向对象的可编程图形、强大的通讯连接性能以及灵活的架构，在竞争中保持世界领先的地位。可以快速而且功能强大地创建和更改应用程序。 InTouch 软件可以部署在独立的设备、分布式的服务器/ 客户机体系结构、Industrial Application Sever上的应用，也可以作为终端服务的瘦客户端应用。同时，InTouch软件也是得到微软公司的“Desiged for Windows XP” 认证的第一个HMI产品。它还可以创建图形显示，这些图形可以从工作站、PDAs、浏览器和最新的Wonderware Industrial Tablets以及触摸式平板电脑进行查看。 3. 系统结构 宝钢1880mm三热轧PLC系统拓扑结构如图所示： 图1：PLC系统拓扑结构 从图中可以看出，系统分为三级网络结构，控制器和HMI间采用标准的分布式客户机/服务器结构，控制器与I/O设备采用分布式网络结构，保证了系统可靠与安全。 第一级为现场设备级。主要包括主轧线的各种电磁阀﹑比例阀等，以及压力﹑温度﹑速度﹑位置的检测装置，操作台，操作箱，马达等等。与这些现场设备相关的各种检测或控制信号，以不同形式接至TMEIC PLC系统的V3000系列的各种AI﹑AO﹑DI或DO板卡。这些板卡都带有通道隔离功能，安全可靠，可有效得保护板卡。 第二级为控制处理级。主要包括TMEIC PLC系统的V3000系列的S3中央控制器﹑TC-Net板卡TN721﹑V3000系列I/O板卡和工业以太网交换机等。 第三级为监控管理级。主要由工程师站﹑HMI和工业以太网交换机组成。工程师站负责系统组态及日常维护。在HMI中采用Intouch软件进行集中监视、控制、报警、趋势分析、信息管理和报表打印等功能。 4. InTouch所实现的主要功能 主要功能有全系统工艺流程和数据显示、集中操作设定、处理报警、实时值和设定值记录趋势存储、各段的运行状态及各种工艺参数实时值和设定值的比较等。 1） 生产过程画面显示，各种设备状态的显示； 2） 操作信息的输入，包括状态设定、参数输入、手动操作设备等； 3） 分组报警功能，按照系统和用户、故障优先级高低以及故障类型设置分组设置报警项目，可以分类查询历史报警信息； 4） 系统诊断，通过系统报警画面进入系统诊断画面，迅速查询系统故障点，包括报警时间，报警类型，报警优先级，报警点名字，报警值，特别对于报警有三种优先级：高，中，低。诊断内容包括HMI、S3、RIO及传动设备； 5） 系统维护功能，可以对操作系统进行安全和基本配置的设置，能记录进入系统的操作员信息； 6） 时间校对功能，通过HMI对Ethernet网络上的设备进行时间校对，包括HMI、S3以及传动设备； 7） 可以通过鼠标和键盘进行操作，便于操作和人工干预。 5.1 实时过程数据通讯 InTouch利用Microsoft动态数据交换 (DDE)、FastDDE 、NetDDE和Wonderware SuiteLink协议来与其它Windows程序、Wonderware I/O服务器及第三方I/O服务器程序与现实世界进行通讯。Wonderware SuiteLink使用基于TCP/IP的协议。SuiteLink专门设计用于满足象数据完整性、高吞吐量以及方便诊断的钢铁工业和轧钢工艺的需要。Microsoft Windows NT 和 Windows XP均支持这种通讯标准。它具有下列特点：  数值时间质量 (VTQ)在所有传送给识别VTQ的客户机的数据值上均会插入一个时间标签和质量指示器。  对数据吞吐量、服务器加载、计算机资源消耗以及网络传输的广泛诊断可以通过Microsoft Windows XP操作系统性能监视器来实现。这个特点对于规划和维护分布式工业网络是至关重要的。  应用程序之间可维持一致的高数据容量，而不管这些应用程序是位于单一节点上还是分布在多个节点上。 图2：HMI的实时数据传送 在HMI画面上，当按下MANUAL命令后，该按钮闪烁，该命令通过DZHsvr I/O server从HMI发送给S3，按下EXE按钮，再次通过DZHsvr I/O server将EXE信号送给S3。只有当这两个信号相同为1时，该MANUAL命令才能被执行。S3收到HMI的执行命令后，应用程序执行所收到的命令，并将结果通过VMcast返回给HMI。这样在HMI画面上就能显示S3所执行的结果了。 DZHsvr的设置 首先打开DZHsvr，选择菜单的setup/logical port setup/new。会弹出如下的画面，在logical port name处填入名称S3_n。IP Address是S3板卡所在基板的EN721板卡的IP地址。PLC No是S3的端口号，在S3的参数里面设置。 然后打开topic setup/new，会弹出如下的菜单。Topic name自己设定，logical name选择在上面设定的名称，选择polling模式，下面就是各种传输时间的设置。 打开DDE server parameter setup，填入相关的参数 VMcast的设定 打开VMcat软件setup/topic setup/new，显示下面的画面，在名称框里填入名称TmBn，m是S3号，n是数据块数。因为这里只使用该软件用作S3到HMI的通讯，选择Read，PLC Number的具体值在要读取数据的S3的传输模块F_2453_USD的输入端PLC上定义，Block Number是S3的第几个传输数据块。 设定完上面的后，再打开server parameter的设置： 1． number of this PC，是本机的索引号。 2． 选择Multicast，设置receive address，这里为255.254.0.1，send address不使用。 3． Reading port，读取数据的端口，这里为3004。 5.2 PLC软件功能实现 从HMI到S3的通讯，需要设定S3的参数。与此有关的总共有两个， Computer Link1 Ethernet slotNo，是该S3所在基板的以太网卡槽号； Computer Link1 UDP PortNo，是S3接受数据的端口号。 从S3到HMI的通讯，这里要用到一个专门的功能模块，就是F2453_USD。 使用到的端口的说明 说明：PKT是第几个包，SSC是几个扫描周期传送一次，PHS是在第几个扫描周期传送。 这样就完成了HMI到S3通讯的设置工作，只要在软件上将相关地址对应上，就可以进行HMI和S3的通讯了。 5.3 图形界面应用程序 InTouch最重要的功能是为用户提供了可视化的窗口进行过程信息处理，包括采集数据、处理数据、报警、标记名、趋势报警和变量状态等。 图形应用程序的核心是标记名字典（运行时数据库）。为了直接显示数据，图形应用程序提供了多样性的链接方式，链接可以有多种格式及配置的灵活选择，对系统或过程数据进行显示。操作人员使用链接也能向数据库写数据。 在InTouch中Window Maker提供了一个方便的集成开发环境。类似于Windows浏览器风格的系统树方便了工程的管理。它同样也包含Window Maker和Window Viewer、使用Window Maker窗口、编辑和排列图形对象、ActiveX控件、开发向导。特有的窗口向导、分布式报警向导、趋势向导等强大的图形工具方便了系统开发。 报警查看器控件是一个ActiveX 控件，它同时提供摘要报警信息和历史报警信息。 它的外观和风格与数据库查看器控件很相似，支持快速配置并能够保证易用性。报警查看器支持操作员按照运行时的重要优先级对报警消息进行排序。对话框和易于使用的向导使报警配置很容易实现。InTouch 用户对系统中的当前报警和历史报警信息的检索具有完全控制能力。 InTouch利用Microsoft动态数据交换 (DDE)、FastDDE 、NetDDE 和Wonderware SuiteLink 协议来与其它Windows程序、Wonderware I/O服务器及第三方I/O服务器程序与现实世界进行通讯。 图5：传动主系统图 Intouch软件还提供完善的安全管理功能。从而开发人员可以限制不希望的信息访问。密码可以被加密，从而可以降低在客户端和服务器计算机之间的网络拦截的机会。另外，还可以使用键盘和鼠标，新的先进的鼠标控制可以使用户针对不同的鼠标点击选项添加功能。 6. Intouch软件在宝钢三热轧中的应用 利用Intouch